C语言语法基础--自带数据结构和文件

C语言本省对大量数据提供的数据结构：数组、结构体、共用体。包括：位运算、文件和编辑预处理。

1 数组

1.1 数组

1.1.1 数组的定义和数组元素的引用

数据是将多个相同数据类型的变量组成的集合结构，方便处理；
数组两要素：数据和下标。

1. 一维数组的定义、引用及初始化
   一维数组是指数组中的每个元素只带有一个下标的数组。

• 一维数组的一般定义形式：
  类型说明符 数组名[常量表达式]；
  long array[10];
• 引用：保证数组下标不越界；一个数组不能进行整体运算。
• 初始化：数据类型 数组名[长度]={常量1，常量2，常量3，…};

#include 
int main(){
	int i,arr[10];	// 定义
	for(i=0;i<10;i++){
		printf("please input number%d:",i+1);
		scanf("%d",&arr[i]);		//依次从键盘输入10个数，为数组赋值。
	}
}

2. 二维数组的定义、引用及初始化

• 一般形式： 数据类型 数组名[常量表达式1][常量表达式2]；
  二维数组在内存空间是连续的，按照行存放。
• 二维数组引用：一般引用形式：数组名[下标表达式1][下标表达式2]；
• 初始化：int array[2][2]={{1,1},{2,2}};
  可以省略行下标，但不能省略列下标。

1.1.2 字符数组

字符数组：就是数组中的每个元素都是字符。

1. 字符数组的一般定义式：
   一维数组：char 数组名 [下标表达式] char ch[8]；
   二维字符数组：char 数组名[行下标表达式][列下标表达式] char ch[8][8];
   说明一个字符数组时，数组名前的数据类型为char。
2. 字符数组的引用：一般引用形式：
   一维字符数组：数组名[下标表达式]
   二维字符数组：数组名[行下标表达式][列下标表达式]
3. 字符数组的初始化：对字符数组初始化时，使用对一般数组元素初始化的方法，把字符逐个赋值给数组元素。初值个数少于数组长度，系统会自动补’\0’。
4. 字符数组的输入/输出:

• 用"%c"格式将字符逐个输入或输出，并且输入时需要在最后认为的加入’\0’,输出时以’\0’作为结束标志。
• 用’%s’格式字符串将整个字符串一次输入或输出。

#include 
main(){
	int i;
	char day[4][10]={'Mornning','Afternoon','Everything','Night'};
	for(i=0;i<4;i++){
		printf("\n %s\t",day[i]);	// day[i]代表该行数组元素的首地址
	}

}

1.1.3 字符串

1. 用字符串完成初始化：以字符’\0’作为字符串的结束标识。
   char ch[8]=“Beijing”; //最后一个’\0’系统自动加上的。
2. 常用字符串处理函数

• scanf("%s",地址)；
• 用gets函数输入字符串：gets(地址)；
• printf("%s",字符串首地址)； //一次输出多个
• puts(字符串首地址)； // 自动利用’\n’取代字符串结束表示’\0’。用puts函数输出字符串时，会自动输出一个换行符，不要求另加换行符。
• 求字符串长度函数strlen(s);
• 字符串复制函数strcpy(s1,s2)；
• 字符串比较函数strcmp(s1,s2);

1.1.4 数组应用举例

【例子】使用冒泡法对数组元素进行排序

#include 
int main(){
	int arr[10]={1,4,42,56,82,12,18,50,23,62};	// 定义一个含有10个元素的数组arr，并且进行初始化
	int i,j,temp;
	for(i=0;i<10;i++){
		printf("%d",arr[i]);
	}
	printf('\n');
	for(i=1;i<10;i++){
		for(j=0;j<a10-i;j++){
			if(arr[j]<arr[j+i]){
				temp=arr[j];
				arr[j]=arr[j+1];
				arr[j+1]=temp;
			}
		}
	}
	
	for(i=0;i<10;i++){
		printf("%d",arr[i]);
	}

	
}

【例子2】

// 对长度为20的一维数组，对其中依次存放从2开始的偶数，将这些数每5个一行逆序输出，然后求出这些偶数和以及平均值，并输出最终的结果
#include 
# include 

float fun(int a[20]);

void main(){
	int a[20],k,m,n,tot;
	float aver=0.0;
	for(m=0,k=2;m<20;m++,l=k+2){
		a[m]=k;	
	}
	printf("average is: %f",fun(a));
} 

float fun(int  a[20]){
	int tot,m,k;
	for(m=19,k=1,tot=0;m>=0;m--,k--){
		printf("%4d",a[m]);
		if(k%5==0){
			printf("\n");
			tot=tot+a[m];	//数据的累加
		}
	}
	printf("total is :%ld",tot); 	//输出和
	return(tot/20.0);
}

// 从键盘不断输入字符串，按回车键结束，并将字符串在屏幕上输出
#include 
int main(){
	char str[1000];
	while(i<=1000){
		str[i]=getchar();
		if(str[i]=='\n'){
			break;
			i++;
		}
	}
	// 输出
	while(str[i]!='\n'){
		printf("%c",str[i+1]);
	}
	printf("\n");

}

2 结构体和共用体

在C语言中，用户自定义的数据类型：

1. typedef 已有类型 起新名；
2. 结构体(struct):把具有相互关系的不同类型的数据组成一个有机整体；
3. 共用体(union): 又称联合体，使几种不同类型的变量公用一段存储空间。

2.1 typedef

一般形式：typedef 类型名 标识符；// 类型名一定是在此语句之前已有定义的类型标识符。typedef语句的作用仅仅是用"标识符"来代表已存在的"类型名"，并未产生新的数据类型。
基本都是和struct连用

2.2 结构体

2.2.1 结构体类型的定义和引用

1. 一般形式：
   struct 结构体标识名 {
   类型名1 结构体成员表1；
   类型名2 结构体成员表2；
   …
   结构体类型n 结构体成员表n;
   }
   struct student{
   char name[12];
   char sex;
   int age;
   }; // 只是定义，后面有分号
   结构体只是说明列出该结构的组成情况，并没有给结构体分配内存；真正占用内存空间的是具有相应结构类型的变量、数组以及动态开辟的存储单元；因此在使用结构体变量、数组或指针变量之前，必须先对这些变量、数组或指针变量进行定义
2. 结构体变量的定义
   定义结构体类型的成员变量、数组和指针变量有以下四种方式：

• 在定义结构体类型的同时定义结构体变量，一般形式：
  struct 结构体名{
  成员定义表 ；

}变量名表； // 可以不限使用再定义新变量

struct student {
	char name[10];
	char sex;
	struct data birthday;
	int number;
	float pers[4];
}std,pers[3],*p;	// 定义了一个结构体变量std,具有三个元素的结构体数组pers和基类型为结构体类型的指针变量p;

• 先声明结构体类型，再定义结构体变量，一般形式：
  struct 结构体名{
  成员定义表；
  }；
  struct 结构体名 变量名表；

struct stduent{
…
};
struct stduent std,pers[3],*p;

• 直接定义结构体类型变量，省略结构体类型名；但这只能一次性使用:
  struct {
  成员定义表；
  }变量名表；

struct {
char name[10];
char sex;
struct data birthday;
float sc[4];
} std,pers[3],*p;
// 只能使用一次性，不能再定义其他结构体变量名

• 使用typedef 说明一个结构体类型名，再用新类型名来定义变量
  typedef struct {
  char name[10];
  char sex;
  struct data birthday;
  float sc[4];
  } ST;
  ST std,pers[3],*p;

3. 结构体变量初始化
   和一般的变量、数组一样，结构体变量和数组也可以在定义的同时赋初值；

• 结构体变量赋初值
  所赋初值顺序放在一对花括号中，例如：
  struct data{
  int year,month,day;
  } ;
  struct stduent{
  struct name[12] ,sex;
  struct data birthday;

} s1={“zhangsan”,‘M’,"{1998,7,5}"}, s2={“Chenhong”,‘F’,{1993,3,4}},s3;

• 结构体数组赋初值
  struct s{
  char name[5],name[12],sex;
  } stu[2] = {{“10002”,“List”,‘M’},{“10003”,“Wangming”,‘M’}};

4. 结构体变量的引用
   三种形式：
   结构体变量名.成员名；
   指针变量名->成员名；
   (*指针变量名).成员名；
   点号. 称为成员运算符；箭头->称为结构指向运算符

2.3 共用体类型的定义和引用

共用体的类型说明和变量的定义方式 与结构体的类型说明和便令定义方式相同。不同的是，结构体中的成员各自占有自己的内存空间，而共有体的变量中的所有成员占有同一个存储空间。

1. 共用体类型的定义
   一般形式：
   union 标识名{
   数据类型1 成员名1；
   数据类型2 成员名2；
   …
   };
   说明：

• union是关键字，是共用体类型的标志。共用体名是用户定义的标识类型。
• 大括号{}中的内容是组成该共用体的成员
• 当有多个相同类型的成员是，成员说明之间用逗号分隔
  union un_1{
  int i;
  float y;
  char ch;
  };

2. 共用体变量的定义
   共用体变量定义和结构体相同，用以下四种方式进行定义：

• 在定义共用体类型的同时定义变量。一般形式如下：
  union 共用体名{
  成员定义表；
  }变量名表；
• 先申明共用体类型，在定义共用体变量。一般形式如下：
  union 共用体名变量名表；
• 直接定义共用体类型变量。一般形式如下：
  union{
  成员定义表；
  }变量名表；
• 使用typedef说明一个共用体类型名，再用新类型名来定义变量。

3. 共用体变量的引用和赋值

• 共用体变量中的每个成员的引用方式与结构体完全相同。
  三种形式：共用体变量名.成员名 指针变量名->成员名 (*指针变量名).成员名
  共用体中的成员变量同样可参与其所属类型允许的任何操作。
• 共用体变量的整体赋值
  ASNI C标准允许在两个类型相同的共用体变量进行赋值操作。
  【例如】
  c1.i=3;
  c2=c1;
  printf("%d\n",c2.i);
  // 程序执行结果：3

2.4 链表的建立

2.4.1 链表的组成

头指针：存放第一个数据节点的地址；
节点：包括数据域和指针域。
链表的结构形式：头指针—>数据域+指针域---->数据域+指针域---->…—>数据域+NULL

2.4.2 单向链表的建立

单向链表的每个结点应该是由两个成员组成：一个是数据域；另一个是指向下一个节点的指针域。
节点类型定义如下：
struct slist{
int data;
struct slist* next;
};
typedef struct slist SLIST;

建立带有头结点的单向链表步骤如下：
读取数据
生成新节点
将数据存入节点的成员变量中
将节点插入到链表中，重复上述操作直至输入结束

2.4.3 节点数据的输出、删除和插入

链表是一种重要的数据结构，可以动态进行数据的内存分配。对链表的操作包括链表的建立，链表节点的插入和删除等。

1. 插入节点
   若要在a,b之间插入c，则需要指针指向a,然后c->next=a->next;a->next=c;
2. 删除节点
   若在a,c,b三个连续节点中删除c，则将指针指向a后，再将a->next=c->next。
   链表的操作原则是：保证操作顺利完成而且不致丢失。
   【程序实例】编写函数inset_snode，它的功能是：在值为x的节点前插入值为y的节点，若值为x的节点不存在，则插在表尾。

#include 
#inlcude 
insert_snode(SLIST* head,int x,int y){
	s=(SLIST*)malloc(sizeof(SLIST));	//生成新节点
	s->data->y;		//在节点中存入y的值
	q=head;p=head->next;	//工作指针初始化，p指向第一个结点
	while((p!'\0')&&(p->data!=x)){	//表非空且未到末尾，查找x的位置
		q=p;p=p->next;		// q指向p的前驱节点
	} 
	s->netx=p;q->next=s;	//x存在，插在x之前；则x不存在，p的值为NULL，插在末尾。
}

3 编辑预处理、位运算和文件

文件：在外部介质上的数据的集合称为"文件"。

3.1 文件

文件定义：是指存储在外部介质上的数据的集合，是操作系统进行数据管理的基本单位。
文件的分类：1. 按照存取方式：分为顺序存取和直接存取文件。2. 按照数据存放方式：文本文件和二进制文件。
文本文件：输入数据时，数据转换成一串字符，每个字符以字符的ASCII码值存储到文件中，一个字符占一个字节。
二进制文件：当数据按二进制的形式输出到文件中时，数据是不经过任何转换，按计算机的存储形式直接存放到磁盘上。

文件指针一般形式：FILE* 指针变量名；文件指针用于存放文件缓冲区的首地址，在缓冲文件系统中可以进行文件的打开、关闭、读、写定位等操作。在对文件进行相应的操作之前，必须先定义一个指向文件的指针。

3.2 文件的打开与关闭

1. fopen函数的调用形式：fopen(“文件名”,“文件使用方式”)；
   FILE* fp;
   fp=open(“文件名”,“文件使用方式”)；

• 文件名 是指要进行读/写操作的文件名称，用来指定所要打开的文件。
• 当函数调用成功时，函数返回一个FILE类型的指针；当打开文件出现了错误，fopen函数将返回NULL;

2. 常用文件使用方式
   r:以只读方式打开一个文本文件。
   rb:以只读方式打开一个二进制文件。
   w:以只写方式打开一个文本文件。
   wb:以只写方式打开一个二进制文件。
   a:为在文件后面添加数据打开一个文本文件。
   ab: 为在文件后面添加数据打开一个二进制文件。其余功能’a’相同。
   r+:以读/写方式打开一个文本文件。读写操作之间不需要关闭文件。对于文本文件来说，读/写总是从文件的起始位置开始。在写新的数据时，只覆盖新数据所占的空间，其后的旧数据并不丢失。
   rb+: 以只读/写方式打开一个二进制文件。功能与’r++'相同，只是在读/写时，可由位置函数设置读/写的起始位置。
   w+：先建立一个新文件，进行写操作，然后从头开始读。如果指定的文件已存在，则原有的内容讲全部消失。
   wb+:功能与w+相同，只是在随后的读/写时，可以由位置函数设置读/写的起始位置。
   a+: 功能与a相同，只是在文件尾部添加新的数据之后，可以从头开始读。
   ab+：功能与’a+'相同，只是在文件尾部添加新的数据之后，可以由位置函数设置开始读的起始位置。
3. 3个标准文件
   在程序开始运行时，系统自动打开3个标准文件，并分别定义以下文件指针：
   标准输入文件：stdin:指向终端输入
   标准输出文件：stdout:指向终端输出
   标准错误文件：stderr:指向终端标准错误输出
   **这三个文件已在"stdio.h"头文件进行了声明。
4. 用fclose函数关闭数据文件
   当一个文件的读/写操作完成后，要将文件关闭。通过调用库函数fclose来实现关闭文件的操作。
   fclose函数调用的一般形式如下：fclose(FILE* 文件指针)
   如果文件正常关闭，则函数返回值为0；否则，返回值为非0；
   fclose(fp);关闭fp所指向的文件。

3.3 文件的读与写

在C语言中，文件的读/写操作并没有固定的输入/输出文件，而是通过调用C语言中的库函数来实现。
文件读/写操作一般四种形式：
读/写文件中的一个字符；
读/写一个字符串；
读/写一个数据块；
对文件进行格式化读/写；

3.3.1 fgetc函数和fputc函数

1. 通过调用fgetc函数和fputc函数来实现从文件中读/写一个字符。
   调用fgetc函数从文件中读入一个字符，其一般形式如下：
   fgetc(文件指针)；
   ch=fgetc(fp);
2. 调用fputc函数在文件中写入一个字符，其一般形式如下：fputc(字符数据,字符指针)；
   将字符数据写入到"文件指针"所指向的文件中去，同时将读/写位置指针的向前移动一个字节(即指向一个写入位置)。
   如果写入成功，则函数返回值就是写入的字符的数据；否则，返回一个符号常量EOF(其值在头文件stdio.h中，被定义为-1)。

3.3.2 fgets函数和fputs函数

1. 通过调用fgets函数和fputs函数来实现从文件中读/写一个字符串。
   调用fgets函数从文件中读入一个字符串，其一般形式如下：
   fgets(str,fp); //fp是文件指针，str是存放字符串的起始地址；n是一个int型变量。从fp所指文件中读入n-1个字符放入以str为起始地址的空间内。读入结束后，系统将自动在最后加’\0’，并以str作为函数值返回。
2. 调用fputs函数在文件中读入一个字符串，其一般形式如下：
   fputs(str,fp); // fp是文件指针；str是待写入的字符串，可以是字符串常量、指向字符串的指针或存放字符串的字符数组名等。

3.3.3 fread函数和fwrite函数

通过调用fread函数和fwrite函数来实现从文件中读/写二进制文件。
其一般形式如下：
fread(buffer,size,count,fp);
fwrite(buffer,size,count,fp);
buffer是数据块的指针，对fread来说，它是内存块的首地址，输入的数据存入次内存块中；对于fwrite来说，它是准备输出的数据块的起始地址。size表示每个数据块的字节数。count用来指定每读/写一次，输入或输出数据块的个数(每个数据块具有size字节)。
如果调用fread函数成功，则函数返回值等于count;调用fwrite成功，则函数返回值等于count

3.3.4 fscanf函数和fprintf函数

通过调用fscanf函数和dfprintf函数来实现格式话读/写文件。

1. fscanf函数只能从文本文件中按格式输入。
   调用fscanf函数的一般形式如下：fscanf(文件指针，指针控制字符串，输入项表)；
   【例如】fscanf(fp,"%d %d",&a,&b);
2. fprintf函数按格式将内存中的数据转换成对应的字符，并以ASCII代码形式输出到文本文件中。
   调用fprintf()函数的一般形式如下：
   fprintf(文件指针，格式控制字符串，输出列表)；
   fprintf(fp,"%d%d",x,y);

3.5 文件的定位

文件的定位是指通过文件位置指针来表示当前读/写的数据在文件中的位置。

3.5.1 rewind函数和fseek函数

1. fseek函数用来移动文件位置指针到指定的文职上，接着的读/写操作将从此位置上开始。
   调用fseek函数的一般形式如下：fseek(pf,offset,origin); // pf是文件指针；offset是以字节为单位的位移量，为长整型数；origin是起始点，用于指定位移量是以哪个位置为基准，起始点可即可用标识符来表示，也可用数字来表示。
2. rewind函数又称"反绕"函数
   调用rewind函数的一般形式如下：
   rewind(pf);
   此处为pf文件指针。此函数没有返回值，函数的功能是使文件的位置指针回到文件的开头。